FIZIKALNE LASTNOSTI

KEMIJSKE IN STRUKTURNE LASTNOSTI

DODATNE OPISNE LASTNOSTI

·         Izotopi :

• Nahaja se v različnih modifikacijah, ki jih razlikujemo po barvi:

·         beli fosfor ; strupena, nekovinska, neobstojna in reaktivna snov, na zraku zgori (zeleno, v temi opazno svetlikanje - fosforescenca); atomi P so med sabo povezani v tetraedrične molekule P₄ ; slabo topen v vodi, lahko pa se topi v CS₂ ; pri 250°C se pretvori v rdečega;

·         rdeči fosfor ; ne strupena, nekovinska, manj reaktivna modifikacija, kjer se P₄ molekule med sabo v škatlasto strukturo, ki se pri višjih temperaturah pretvori v viskozni vijolični fosfor ;

·         vijolični fosfor ; podoben rdečemu, le da se povezuje v dolge verige ;

·         črni fosfor ; nestrupen, kovinski in prevaja električni tok, je najbolj obstojna oblika fosforja, ki ima plastovito strukturo (podobno grafitu).

·         Gostota alotropskih modifikacji pa narašča vzporedno s tesnejšo povezavo P atomov, od črnega proti belemu. Vzrok tako velike reaktivnosti belega fosforja je posledica majhnih valenčnih kotov v tetraedrični molekuli P₄, ki povzroča napetost v molekuli.

• Zgodovina elementa :

·         letnica odkritja : 1669

·         kdo je odkril : Brand

·         kako je bil odkrit

NAHAJALIŠČE

V naravi se nahaja v obliki mineralov : fosfin (Ca₃(PO₄)₂), apatit (Ca₃(PO₄)₂*Ca(F,Cl)₂), vivanit (Fe₃(PO₄)₂), vavelit (4AlPO₄*2Al(OH)₃*9H₂O) in monacit (CePO₄).

PRIDOBIVANJE

Pridobivamo ga iz fosforjevih rud z redukcijo pri1400°C s koksom v prisotnosti SiO₂. Pri hitrem ohlajanju fosforjevih par se kondenzira beli fosfor : Ca₃(PO₄)₂ + 3 SiO₂ --> 3 CaSiO₃ + 2 P₂O₃ ,

P₂O₃ + 3 C --> 2 P + 3 CO .

UPORABA

Največ se uporablja za pridobivanje umetnih gnojil, za fosforjeve(V) kisline, fosforjevih halogenidov, za mehčala za vodo v obliki fosfatov in za sinteze drugih fosforjevih spojin.

SPOJINE ELEMENTA

Fosfin - (PH₃) ; brezbarven plin, z vonjem po ribah in česnu, zelo strupen . Čistega dobimo iz fosfidov in vode, npr. : Ca₂P₂ + 6 H₂O --> 3 Ca(OH)₂ + 2 PH₃ . Po lastnostih je podoben NH₃. Prav tako tvori soli, ki pa jih imenujemo fosfidi.

Fosforjev(III) oksid - (P₄O₆) ; je bela, strupena, voskasta, kristalinična snov, ki ima strukturo tetraedra z atomi P v ogljiščih ; je anhidrid fosforjeve(III) kisline: P₄O₆ + 6 H₂O --> 4 H₃PO₄ . Nastane pri zgorevanju belega fosforja na zraku ali v toku kisika : 4 P + 3 O₂ --> P₄O₆ (eksotermna reakcija). Uporablja pa se za pridobivanje fosforjeve(III) kisline.

Fosforjev(V) oksid - (P₂O₅) ; je bela, kristalinična snov, ki je zelo higroskopna - nase veže vodo. Nastopa v dimerni molekulski obliki, kot molekula P₄O₁₀. Je anhidrid fosforjeve(V) kisline in se z različnimi množinami vode veže v naslednje kisline:

Metafosforjeva(V) kislina : P₂O₅ + H₂O --> 2 HPO₃ (natančneje v (HPO₃)_x , ponavadi x=2 )

Difosforjevo(V) kislino : P₂O₅ + 2 H₂O --> H₄P₂O₇

Ortofosforjeva(V) kislina : P₂O₅ + 3 H₂O --> 2 H₃PO₄ , oziroma fosforjeva(V) kislina.

Direktno ga lahko pridobivamo pri oksidaciji belega fosforja v kisiku ali zraku, lahko pa ga dobimo tudi z nadaljno oksidacijo P₄O₆ : 2 P + 5/2 O₂ --> P₂O₅ ali P₄O₆ + 2 O₂ --> P₄O₁₀ (dimer).

Uporablja se za pripravo anhidridov kislin, včasih tudi za vezavo vlage iz atomsfere in za pripravo fosforjeve(V) kisline in njenih soli.

Fosforjeva(V) kislina - (H₃PO₄) ; je brezbarvna sirupozna tekočina, ki se z vodo meša v vseh razmerjih. Kot oksidant skoraj ne reagira in je triprotonska kislina - protolitsko reagira z vodo v treh stopnjah: H₃PO₄ --> H⁺ + H₂PO₄^- , H₂PO₄^- --> H⁺ + HPO₄^2- , HPO₄^2- --> H⁺ + PO₄^3- ; in tvori tri vrste soli : dihidrogenfosfate(V) , hidrogenfosfate(V) in fosfate(V).

Vodilni tehnični postopek pridobivanja fosforjeve(V) kisline je osnovan na redukciji kalcijevega fosfata, fosfina do belega fosforja : Ca₃(PO₄)₂ + 3 SiO₂ + 5 C --> 5 CO + 2 P + 3 CaSiO₃ , ki ga nato oksidirajo v eleltričnih pečeh : 2 P + 5/2 O₂ --> P₂O₅ in vodijo skozi posebne kolone, da veže vodo : P₂O₅ + 3 H₂O --> 2 H₃PO₄ . Lahko pa jo pridobimo tudi z učinkovanjem močne kisline na kalcijev fosfat(V) : Ca₃(PO₄)₂ + 3 H₂SO₄ --> 2 H₃PO₄ + 3 CaSO₄ , ali pa s hidrolizo fosforjevega pentaklorida : PCl₅ + 4 H₂O --> H₃PO₄ + 5 HCl .

Uporablja se za sintezo fosfatov(V), za fosfatiranje železa in cinka, za raztopine za elektrolitsko in kemično poliranje kovin, pri pripravi osvežilnih pijač, za izdelovanje katalizatorjev in farmakov.

Fosfati(V) ; soli fosforjeve(V) kisline oz. soli ortofosforjeve(V) kisline , ki nastanejo pri postopni nevtralizaciji z lugi. V vodi so lahko topni samo spodaj našteti fosfati(V) , vsi ostali so netopni. Vodotopni fosfati(V) :

§         Primarni (primer: NaH₂PO₄); alkalijskih kovin in nekaterih (posebej dvovalentnih) težkih kovin

§         Sekundarni (primer: Na₂HPO₄); alkalijskih kovin

§         Terciarni (primer: Na₃PO₄ ); alkalijskih kovin (razen litijevega in amonijevega)

Uporabljajo se za pridobivanje umetnih gnojil, mehčalcev vode , za premaze, ki ščitijo pred ognjem , za farmacevtske in kozmetične preperate ; v živilski industriji kot soli za topljenje sira in za fosfatenje.

Fosforjeva(III) kislina - (H₃PO₃) ; je dvoprotonska kislina; tretji proton je direktno vezan na P atom in njena protoliza poteka v dveh stopnjah. Znani sta dve vrsti soli : dihidrogenfosfati(III) (NaH₂PO₃) in hidrogenfosfati(III) (Na₂HPO₃). Tako kislina kot njene soli so med najmočnejšimi anorganskimi reducenti. Pri segrevanju disproporcionira : 4 H₃PO₃ --> PH₃ + 3 H₃PO₄ . Pridodivamo jo lahkp z reakcijo fosforjevih(III) halogenidov in vode : PCl₃ + 3 H₂O --> H₃PO₃ + 3 HCl .

Fosforjeva(I) kislina - (H₃PO₂) ; je enoprotonska kislina, ki ima dva protona direktno vezana na P atom in v vodi protonira v eni stopnji. Lahko jo izoliramo z raztapljanjem belega fosforja v barijevem hidroksidu in nadaljno reakcijo z žveplovo(VI) kislino: 8P + 3Ba(OH)₂ + 6H₂O --> 2PH₃ + Ba(H₂PO₂)₂ Ba(H₂PO₂)₂ + H₂SO₄ --> BaSO₄ + 2 H₃PO₂ . Tvori soli fosfate(I) drugače imenovane hipofosfiti.

Natijev fosfat(I) (hipofosfit) - ( Na[PO₂H₂] ), ki kristalizira z eno molekulo vode, nastaja iz vročega hidroksida in belega fosforja. Uporablja se za kemijsko niklenje in kobaliranje.

Fosforjev(III) klorid - (PCl₃) ; brezbarvna tekočina, ki se na vlažnem zraku močno kadi in je zelo reaktivna spojina. Z vodo daje fosforjevo(III) kislino : PCl₃ + 3 H₂O --> H₃PO₃ + 3 HCl . Nastane pri burni reakciji v kloru : 2 P + 3 Cl₂ --> 2 PCl₃ . Uporablja se kot izhodna spojina za pripravo številnih fosforjevih spojin.

Fosforjev(V) klorid - (PCl₅) ; bela tredna snov, ki nastane pri zgorevanju fosforja v pribitku klora najprej do triklorida , kasneje pa do pentaklorida : 2 P + 3 Cl₂ --> 2 PCl₃ , PCl₃ + Cl₂ --> PCl₅ . Z malo vode daje oksiklorid : PCl₅ + H₂O --> POCl₃ + 2 HCl , z še več vode pa fosforjevo(V) kislino : PCl₅ + 4 H₂O --> H₃PO₄ + 5 HCl .

ZANIMIVOSTI

Spojin z oksidacijskim številom +3 so strupene in so reducenti, medtem ko so spojine fosforja z oksidacijskim številom +5 nestrupene in nimajo reduktivnih lastnosti. Tak primer sta oksida fosforja.